Application of hot hydrocarbons for a plasma installation in the application of wear-resistant coatings


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-7-51-56

Full Text:




Abstract

The results of comprehensive research in the field of using exhaust gases from an internal combustion engine (ICE) as a source of hot hydrocarbons instead of propane-butane or natural gas to reduce oxidative processes are presented. It is shown that the introduction of hot hydrocarbons from the exhaust gases of a diesel engine significantly reduces the redox potential of the plasma jet of the plasmatron with respect to the sprayed material. An experimental mobile multifunctional plasma installation has been developed, which makes it possible to perform air-plasma spraying and melting of applied wear-resistant coatings. In this case, the exhaust gases of the internal combustion engine are used as the plasma-forming gas.

About the Authors

I. N. Kravchenko
ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет ― МСХА имени К. А. Тимирязева»; ФГБУН «Институт машиноведения имени А. А. Благонравова Российской академии наук» (ИМАШ РАН)
Russian Federation


S. V. Kartsev
ФГБУН «Институт машиноведения имени А. А. Благонравова Российской академии наук» (ИМАШ РАН)
Russian Federation


Yu. A. Kuznetsov
ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н. В. Парахина»
Russian Federation


References

1. Лоскутов, В. С. Процесс плазменного напыления как технологический метод обработки материалов / В. С. Лоскутов, В. М. Рогожин, А. Ф. Пузряков // Труды МВТУ. ― 1977. ― № 237, вып. 1. ― С. 3–27.

2. Кудинов, В. В. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий / В. В. Кудинов, В. М. Иванов. ― М. : Машиностроение, 1981. ― 192 с.

3. Хасуи, А. Наплавка и напыление / А. Хасуи, О. Моригаки ; пер. с яп. В. Н. Попова ; под ред. В. С. Степина, Н. Г. Шестеркина. ― М. : Машиностроение, 1985. ― 240 с.

4. Кудинов, В. В. Нанесение покрытий плазмой / В. В. Кудинов, П. Ю. Пекшев, В. Е. Белащенко [и др.]. ― М. : Наука, 1990. ― 408 с.

5. Кудинов, В. В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование / В. В. Кудинов, Г. В. Бобров. ― М. : Металлургия, 1992. ― 432 с.

6. Сидоров, А. И. Эффективность плазменного напыления с последующим оплавлением / А. И. Сидоров, С. В. Карцев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. ― 2000. ― № 12. ― С. 20‒23.

7. Пузряков, А. Ф. Теоретические основы технологии плазменного напыления / А. Ф. Пузряков. ― 2-е изд., перераб. и доп. ― М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. ― 360 с.

8. Кравченко, И. Н. Способ плазменного нанесения антифрикционных износостойких покрытий на титановые сплавы / И. Н. Кравченко, Ю. А. Кузнецов, А. В. Коломейченко, С. В. Карцев // Сварочное производство. ― 2019. ― № 11. ― С. 42‒45.

9. Кравченко, И. Н. Высокоэффективные ресурсосберегающие плазменные технологии нанесения защитных покрытий / И. Н. Кравченко, С. В. Карцев // Научно-технический сборник. Вып. 10. ― Балашиха : Изд-во ВТУ при Спецстрое России, 2005. ― С. 87‒94.

10. Калита, В. И. Плазменные покрытия с нанокристаллической и аморфной структурой / В. И. Калита, Д. И. Комлев. ― М. : Лидер М, 2008. ― 388 с.

11. Соснин, Н. А. Плазменные технологии. Руководство для инженеров / Н. А. Соснин, С. А. Ермаков, П. А. Тополянский. ― СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2013. ― 406 с.

12. Кравченко, И. Н. Перспективные направления исследований и использования плазменных технологий в машиностроении / И. Н. Кравченко, М. Н. Ерофеев, М. А. Глинский // Трибология ― машиностроению : Труды XII Международной научно-технической конференции, посвященной 80-летию ИМАШ РАН. ― М. : Ин-т компьютерных исследований, 2018. ― С. 253‒256.

13. Кравченко, И. Н. Ресурсосберегающие плазменные технологии при ремонте перерабатывающего оборудования / И. Н. Кравченко, М. А. Глинский, С. В. Карцев [и др.]. ― М. : ИНФРА-М, 2020. ― 202 с.

14. Жуков, М. Ф. Электродуговые нагреватели газа (плазмотроны) / М. Ф. Жуков, В. Я. Смоляков, Б. А. Урюков. ― М. : Наука, 1973. ― 232 с.

15. Донской, А. В. Электроплазменные установки в машиностроении / А. В. Донской, В. С. Клубникин. ― Л. : Машиностроение, 1979. ― 222 с.

16. Коротеев, А. С. Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчет / А. С. Коротеев, В. М. Миронов, Ю. С. Свирчук. ― М. : Машиностроение, 1993. ― 296 с.

17. Самотугин, С. С. Оптимизация конструкции плазмотрона для поверхностного упрочнения материалов / С. С. Самотугин, И. И. Пирч, В. А. Мазур // Сварочное производство. ― 2002. ― № 12. ― С. 32‒35.

18. Пат. 14906 Республика Беларусь, МПК С 23 С 4/04. Плазмотрон для нанесения покрытия / Оковитый В. А., Шевцов А. И., Девойно О. Г., Оковитый В. В. ; опубл. 30.10.2010.

19. Богданов, Ю. С. Дуговой плазмотрон для напыления и перспективы его использования в промышленности / Ю. С. Богданов // Вестник Полоцкого гос. ун-та. Сер. B. Прикладные науки. ― 2010. ― № 2. ― С. 155‒158.

20. Самотугин, С. С. Принципы усовершенствования конструкции плазмотрона для поверхностной упрочняющей обработки направляющих станков / С. С. Самотугин, В. А. Гагарин // Вестник Приазовского гос. техн. ун-та. ― 2013. ― Вып. 26. ― С. 168‒174.

21. Анахов, С. В. Методики расчета и проектирования плазмотронов для резки металлов / С. В. Анахов, Ю. А. Пыкин, А. В. Матушкин // Сварочное производство. ― 2019. ― № 4. ― С. 22‒28. 22. Карцев, С. В. Мобильная плазменная установка для нанесения износостойких покрытий / С. В. Карцев, И. Н. Кравченко, В. Ю. Гладков // Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций. ― СПб. : СПбПУ, 2004. ― С. 215‒220.

22. Кравченко, И. Н. Мобильная плазменная установка / И. Н. Кравченко, С. В. Карцев, В. Ю. Гладков // ЖКХ и строительство. ― 2005. ― № 3. ― С. 58.

23. Пат. 66341 Российская Федерация, МПК С 23 С 4/00. Установка для плазменного напыления / Карцев С. В., Кравченко И. Н., Гурциев А, Ю. ― № 2007113492/22 ; заявл. 11.04.2007 ; опубл. 10.09.2007, Бюл. № 25.

24. Пат. 92238 Российская Федерация, МПК H 01 J 1/02. Плазмотрон для плазменной наплавки / Карцев С. В. ― № 2009123241/22 ; заявл. 18.06.2009 ; опубл. 10.03.2010, Бюл. № 7.

25. Карцев, С. В. Состав отработавших газов двигателя внутреннего сгорания / С. В. Карцев, В. Н. Варламов // Сборник научных трудов. Вып. 14. ― Балашиха : Изд-во ВТУ при Спецстрое России, 2007. ― С. 142‒145.

26. Карцев, С. В. ДВС как источник горячих углеводородов для плазменных установок при упрочнении и восстановлении деталей машин / С. В. Карцев, И. Н. Кравченко, В. Н. Варламов // Ремонт. Восстановление. Модернизация. ― 2008. ― № 1. ― С. 11‒13.

27. Амосов, В. М. Электродные материалы на основе тугоплавких сплавов / В. М. Амосов, Б. А. Карелин, В. В. Кубышкин. ― М. : Металлургия, 1976. ― 223 с.

28. Якименко, Л. М. Электродные материалы в прикладной электрохимии / Л. М. Якименко. ― М. : Химия, 1977. ― 264 с.

29. Гаврюшенко, Б. С. Исследование электродов плазмотронов / Б. С. Гаврюшенко, А. В. Пустогаров // Приэлектродные процессы и эрозия электродов : сборник. ― Новосибирск : Ин-т теплофизики СО АН СССР, 1977. ― C. 85‒122.

30. Жуков, М. Ф. Электродуговые генераторы термической плазмы / М. Ф. Жуков, И. М. Засыпкин, А. Н. Тимошевский [и др.]. ― Новосибирск : Наука. Сибирское отд-ние РАН, 1999. ― 712 с.

31. Карцев, С. В. Эксплуатационные характеристики электродов плазмотрона плазменной установки / С. В. Карцев // Ремонт. Восстановление. Модернизация. ― 2008. ― № 7. ― С. 29‒31.

32. Кузнецов, В. Е. Электроды однофазных плазмотронов переменного тока и материалы для их изготовления / В. Е. Кузнецов, А. А. Киселев, Р. В. Овчинников, Ю. Д. Дудник // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. ― 2012. ― № 2 (146). ― С. 100‒104.

33. Жуков, М. Ф. Эрозия электродов / М. Ф. Жуков, А. С. Аныпаков, Г.-Н. Б. Дандарон // Приэлектродные процессы и эрозия электродов плазмотронов : сборник. ― Новосибирск : Ин-т теплофизики СО АН СССР, 1977. ― 123 с.

34. Рычков, А. Д. Математическое моделирование процессов эрозии электродов в электродуговых генераторах низкотемпературной плазмы / А. Д. Рычков, В. В. Саломатов // Изв. Томского политехн. ун-та. ― 2002. ― Т. 305, вып. 2. ― С. 61‒66.

35. Субботин, Д. И. Исследование продуктов эрозии медного электрода плазмотрона переменного тока / Д. И. Субботин, В. Е. Кузнецов, А. И. Литвякова [и др.] // Журнал технической физики. ― 2017. ― Т. 87, № 11. ― С. 1637‒1640. DOI: 10.21883/JTF.2017.11.45122.2064.

36. Кузнецов, В. Е. Исследование эрозии электродов в плазмотронах постоянного и переменного тока / В. Е. Кузнецов, А. А. Сафронов, В. Н. Ширяев [и др.] // Прикладная физика. ― 2019. ― № 3. ― С. 24‒30.

37. Клименко, Г. К. Конструкции электродуговых плазмотронов [Электронный ресурс] / Г. К. Клименко, А. А. Ляпин. ― М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. ― 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).

38. Дзюба, В. Л. Повышение эффективности работы плазмотрона для напыления / В. Л. Дзюба, К. А. Корсунов, В. С. Гаврыш // Современные технологии, материалы, машины и оборудование. ― Могилев : МГТУ, 2002. ― С. 48, 49.

39. Виноградов, С. Е. Исследование механизмов износа электродов плазмотронов / С. Е. Виноградов, В. В. Рыбин, Ф. Г. Рутберг [и др.] // Вопросы материаловедения. ― 2002. ―№ 2. ― С. 52‒59.

40. Кузнецов, В. Е. Исследование способов увеличения ресурса электродов стержневого типа и времени непрерывной работы высоковольтных электродуговых плазмотронов переменного тока мощностью от 5 до 50 кВт / В. Е. Кузнецов, Р. В. Овчинников, В. А. Сподобин [и др.] // Изв. вузов. Физика. ― 2007. ― Т. 50, № 9-2. ― С. 206‒209.


Supplementary files

For citation: Kravchenko I.N., Kartsev S.V., Kuznetsov Y.A. Application of hot hydrocarbons for a plasma installation in the application of wear-resistant coatings. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2020;(7):51-56. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-7-51-56

Views: 258

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


ISSN 1683-4518 (Print)